Question

【題目】2020年5月5日晚18時00分，我國載人空間站貨物返回艙試驗艙在我國文昌航天發射場點火升空， 5月8日飛船試驗船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸，試驗取得圓滿成功。金屬鈹(Be)是火箭、航空、宇宙航行的重要材料，工業上以含鈹廢渣(主要成分是Be和MgF2)為原料制備金屬鈹的工藝流程如圖:

已知：MgF2和CaF2難溶于水�；卮鹣铝袉栴}：

(1)提高浸出速率的方法有________、_______(任寫兩項)；已知濾液Ⅰ中鈹元素的存在形式為H2BeF4，寫出“浸出”過程中發生反應的化學方程式：____________。

(2)過濾所得濾渣Ｉ的主要成分為________(填化學式)。

(3)該流程中可循環利用的物質是____________________；濾渣Ⅱ與濃硫酸發生反應的化學方程式為__________________________________________________；已知(NH4)2BeF4易溶于水，且其在水中的溶解度隨溫度的升高而大幅度增大，從NH4F與濾液Ⅱ發生反應后所得溶液中獲得(NH4)2BeF4晶體的“一系列操作”具體是指____________________ 過濾、洗滌、干燥。

(4) “分解”過程中產生的BeF2在熔融狀態下不能導電，其電子式為_____________；“還原”過程可以用金屬鎂制備金屬鈹的原因是__________________________。

Answer 1

【答案】粉碎廢渣、增大HF溶液的濃度 適當升高溫度、充分攪拌(寫兩項即可) Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑ MgF2 HF、NH4F CaF2＋H2SO4 (濃) CaSO4＋2HF↑ 蒸發濃縮、冷卻結晶 鎂的還原性比鈹強

【解析】

將含鈹廢渣(主要成分是Be和MgF2)用30%HF溶液酸浸，MgF2難溶于水，所以得到的濾渣I為MgF2，根據題目信息可知濾液I中主要含有H2BeF4，過濾分離，向濾液Ⅰ中加入CaCO3，除去溶液中過量的HF，過濾得到濾渣II為 CaF2和含有H2BeF4的濾液Ⅱ，向濾液Ⅱ中加入NH4F得到(NH4)2BeF4，同時得到HF，濃硫酸和濾渣II反應也可以生成HF，得到的HF可以循環使用；經過后續一系列操作得到較純的(NH4)2BeF4晶體，將晶體分解得到NH4F和BeF2，用Mg還原BeF2得到較純的金屬Be，NH4F則可以循環使用。

(1)粉碎廢渣、增大HF溶液的濃度、適當升高溫度、充分攪拌都可以提高浸出速率；反應有Be和HF，產物有H2BeF4，該過程Be元素被氧化，根據元素的價態規律可知應是H元素將Be元素氧化，所以化學方程式為Be＋4HF=H2BeF4＋H2↑；

(2)濾渣I主要為難溶于水的MgF2；

(3)根據分析可知循環使用的有HF和NH4F；濾渣II主要CaF2，與濃硫酸發生復分解反應生成HF，方程式為CaF2＋H2SO4 (濃) CaSO4＋2HF↑；(NH4)2BeF4易溶于水，且其在水中的溶解度隨溫度的升高而大幅度增大，所以可以先加熱混合溶液蒸發濃縮，再冷卻析出(NH4)2BeF4晶體，所以一系列操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

(4)BeF2在熔融狀態下不能導電，說明其為共價化合物，所以電子式為；鈹和鎂位于同一主族，且鎂位于鈹的下方，所以鎂的金屬性比鈹強，則鎂的還原性比鈹強，可以用金屬鎂制備金屬鈹。